CN208865610U - 一种催化反应设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种催化反应设备，涉及化学反应设备技术领域，能够将二氧化碳转化为一氧化碳。本实用新型一种催化反应设备，包括壳体，所述壳体上开设有第一进气口和出气口，所述壳体内设有筛板，所述筛板上靠近所述出气口的一侧设有二氧化碳和氢气反应的催化剂，所述筛板位于所述第一进气口和出气口之间。
Description
技术领域
本实用新型涉及化学反应设备技术领域，尤其涉及一种催化反应设备。
背景技术
温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。
温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的，温室化效应提高了地表的温度，造成海平面上升、气候反常、海洋风暴增多、土地干旱，沙漠化面积增大等问题。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供一种催化反应设备，能够将二氧化碳转化为一氧化碳。
为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
一种催化反应设备，包括壳体，所述壳体上开设有第一进气口和出气口，所述壳体内设有筛板，所述筛板上靠近所述出气口的一侧设有二氧化碳和氢气反应的催化剂，所述筛板位于所述第一进气口和出气口之间。
进一步地，所述壳体上还开设有第二进气口，所述第二进气口位于所述第一进气口的下方，所述壳体内还设有第二催化反应装置，所述第二催化反应装置位于所述第一进气口与所述第二进气口之间，且所述第二催化反应装置用于催化甲烷与氧气、水蒸气进行反应。
进一步地，所述第二催化反应装置包括两个间隔设置的管板、以及位于两个所述管板之间的多个列管，所述管板的边沿一周均与所述壳体的内壁连接，且所述管板上开设有多个通孔，所述列管的两端分别穿设于两个所述管板上的通孔内，所述列管内填充有促进甲烷与水、氧气反应的催化剂。
进一步地，还包括设置在所述壳体上的冷却结构，所述冷却结构用于降低所述列管的温度。
进一步地，所述冷却结构包括开设在所述壳体上的进水口和排气口，所述进水口用于通入冷却水，所述进水口、所述排气口均与所述第二催化反应装置中两个所述管板之间的腔室均连通。
进一步地，所述第二催化反应装置与所述筛板之间设有第一间距。
进一步地，所述第二进气口与两个所述管板中靠近所述第二进气口的一个之间设有第二间距。
进一步地，还包括基座，所述壳体安装于所述基座上，所述壳体的长度方向与竖直方向平行，所述筛板水平设置。
进一步地，所述第二进气口位于所述壳体的底部，所述出气口位于所述壳体的顶部。
进一步地，所述壳体还开设有排渣口，所述排渣口位于所述壳体的底部。
本实用新型实施例提供的催化反应设备，可用于将二氧化碳转化为一氧化碳。在壳体上的第一进气口导入氢气和二氧化碳，并在壳体内的筛板上靠近出气口的一侧设有二氧化碳和氢气反应的催化剂(如过渡金属催化剂、碱金属或碱土金属催化剂，或上述两种催化剂组成的复合催化剂)，氢气和二氧化碳的混合经筛板后，混合气可均匀分布，再与催化剂接触，使得氢气和二氧化碳进行还原反应生成一氧化碳和水蒸气，最后将一氧化碳和水蒸气为主的气体从出气口导出，通过脱除混合气中的水蒸气，可将混合气用于合成其他化工产品，如进行有机合成，或通过费托反应制备碳氢化合物等，避免二氧化碳直接排出，加剧温室效应。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例中催化反应设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
参照图1，本实用新型实施例中催化反应设备包括壳体1，壳体1上开设有第一进气口11和出气口12，壳体1内设有筛板2，该筛板2上靠近出气口12的一侧设有二氧化碳和氢气反应的第一催化剂100，且筛板2位于第一进气口11和出气口12之间，图中箭头所示方向为气体或液体的流动方向。
本实用新型实施例提供的催化反应设备，可用于将二氧化碳转化为一氧化碳。通过壳体1上的第一进气口11导入氢气和二氧化碳，并在壳体1内的筛板2上靠近出气口12的一侧设置二氧化碳和氢气反应的第一催化剂100(如过渡金属催化剂、碱金属或碱土金属催化剂，或上述两种催化剂组成的复合催化剂)，氢气和二氧化碳的混合气经筛板2后，混合气可均匀分布，再与第一催化剂100接触，使得氢气和二氧化碳进行还原反应生成一氧化碳和水蒸气(化学反应式为：CO2+H2→CO+H2O)，最后将一氧化碳和水蒸气为主的气体从出气口12导出，通过脱除混合气中的水蒸气，可将混合气用于合成其他化工产品，如进行有机合成，或通过费托反应制备碳氢化合物等，避免二氧化碳直接排出，加剧温室效应。例如，第一催化剂100为Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂。
进一步地，氢气的来源有多种，如电解水制氢气，这种需要耗费较多的电能，成本过高。因此，本实用新型实施例中壳体1上还开设有第二进气口13，第二进气口13位于第一进气口11的下方，壳体1内还设有第二催化反应装置3，第二催化反应装置3位于第一进气口11与第二进气口13之间，且第二催化反应装置3用于催化甲烷与氧气、水蒸气进行反应，其化学反应式分别为：CH4+O2→CO2+CO+H2O,CH4+H2O→CO2+H2。因甲烷、氧气、水蒸气都是工业中容易获取的气体、来源也较广泛，通过三者反应可获得的氢气量较多。
可选地，第二催化反应装置3包括两个间隔设置的管板31、以及多个列管32，管板31的边沿一周均与壳体1的内壁连接，且管板31上开设有多个通孔，多个列管32位于两个管板31之间、且列管32的两端分别穿设于两个管板31上的通孔内，列管32内填充有促进甲烷与水、氧气反应的第二催化剂200(如第Ⅷ副族过渡金属)；或者第二催化反应装置3还可采用筛板，并在筛板上设置第二催化剂的结构。前者，气体可与列管32内的第二催化剂200充分接触，有利于生成较多的氢气。
进一步地，因甲烷与氧气燃烧反应中会释放较多的热量，为了避免列管32内的催化剂高温烧结失活，本实用新型实施例中在壳体1上设置冷却结构，该冷却结构用于降低列管32的温度，从而避免上述问题的发生。
可选地，上述冷却结构可为绕设在壳体1上的冷却管，冷却管与对应第二催化反应装置3位置对应，该冷却管不能直接与列管32接触，冷却效果不佳。因此，本实用新型实施例中冷却结构包括开设在壳体1上的进水口14和排气口15，进水口14用于通入冷却水，进水口14与排气口15均与第二催化反应装置3中两个管板31之间的腔室均连通，冷却水进入该腔室可与列管32的壁面直接接触，吸收甲烷燃烧产生的热量，冷却水吸收热量后转化为蒸汽，从排气口15排出，其冷却效果较好。进一步地，进水口14位于排气口15的上方，可使冷却水与列管32管壁的接触面积较大。
进一步地，第二催化反应装置3与筛板2之间设有第一间距L1，反应后生成的氢气、一氧化碳、二氧化碳以及水蒸气的混合气，可在第一间距所在的腔室内与从第一进气口11进入的二氧化碳混合均匀，使得反应更充分。
同理，本实用新型实施例中第二进气口13与两个管板31中靠近第二进气口13的一个之间设有第二间距L2，可使从第二进气口13进入壳体1内的甲烷、水蒸气、氧气在第二间距所在的腔室中混合均匀，使得反应更充分，氢气的生成量较多。
进一步地，第一间距L1为壳体1的长度L的1/20～1/10倍；第二间距L2为壳体1的长度L的1/20～1/10倍，以保证壳体1的长度不会太长，且气体可以充分混合。
可选地，该催化反应设备可为卧式、也可为立式。催化反应设备包括基座，壳体1安装于基座上，若催化反应设备为卧式，则壳体1的长度方向与水平方向平行，筛板2竖直设置；若催化反应设备为立式，则壳体1的长度方向与竖直方向平行，筛板2水平设置。
本实用新型的一个实施例催化反应设备为立式，将第二进气口13开设于壳体1的底部，出气口12位于壳体1的顶部，反应气体可自行沿壳体1的壁面上升，不需在壳体1内设置风机等辅助推动设备，成本较低。
进一步地，上述催化反应中会产生一定的杂质和凝液。因此，壳体1上还开设有排渣口16，排渣口16位于壳体1的底部，杂质和凝液落到壳体1底部后，即直接从排渣口16排出。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种催化反应设备，其特征在于，包括壳体，所述壳体上开设有第一进气口和出气口，所述壳体内设有筛板，所述筛板上靠近所述出气口的一侧设有二氧化碳和氢气反应的催化剂，所述筛板位于所述第一进气口和出气口之间。
2.根据权利要求1所述的催化反应设备，其特征在于，所述壳体上还开设有第二进气口，所述第二进气口位于所述第一进气口的下方，所述壳体内还设有第二催化反应装置，所述第二催化反应装置位于所述第一进气口与所述第二进气口之间，且所述第二催化反应装置用于催化甲烷与氧气、水蒸气进行反应。
3.根据权利要求2所述的催化反应设备，其特征在于，所述第二催化反应装置包括两个间隔设置的管板、以及位于两个所述管板之间的多个列管，所述管板的边沿一周均与所述壳体的内壁连接，且所述管板上开设有多个通孔，所述列管的两端分别穿设于两个所述管板上的通孔内，所述列管内填充有促进甲烷与水、氧气反应的催化剂。
4.根据权利要求3所述的催化反应设备，其特征在于，还包括设置在所述壳体上的冷却结构，所述冷却结构用于降低所述列管的温度。
5.根据权利要求4所述的催化反应设备，其特征在于，所述冷却结构包括开设在所述壳体上的进水口和排气口，所述进水口用于通入冷却水，所述进水口、所述排气口均与所述第二催化反应装置中两个所述管板之间的腔室均连通。
6.根据权利要求2所述的催化反应设备，其特征在于，所述第二催化反应装置与所述筛板之间设有第一间距。
7.根据权利要求3所述的催化反应设备，其特征在于，所述第二进气口与两个所述管板中靠近所述第二进气口的一个之间设有第二间距。
8.根据权利要求2所述的催化反应设备，其特征在于，还包括基座，所述壳体安装于所述基座上，所述壳体的长度方向与竖直方向平行，所述筛板水平设置。
9.根据权利要求8所述的催化反应设备，其特征在于，所述第二进气口位于所述壳体的底部，所述出气口位于所述壳体的顶部。
10.根据权利要求1所述的催化反应设备，其特征在于，所述壳体还开设有排渣口，所述排渣口位于所述壳体的底部。
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